• نمونه مبتنی بر تقاضا: نرخ ساعتی بدون التزام طولانی مدت
  

• نمونه رزرو شده: خرید قراردادی هر نمونه با هزینه به مراتب پایین‌تر به ازای هر ساعت بعد از رزرو اولیه

• نمونه نقطه­‌ای: این متد برای قیمت گذاری بر روی ظرفیت استفاده نشده EC2 بر مبنای قیمت نقطه فعلی است. این قابلیت، قیمت­‌های بسیار پایین را به همراه خواهد داشت اما در زمان­‌های مختلف فرق می­کند یا در زمانی که ظرفیت مازادی نباشد، در دسترس نخواهد بود. 

در  این شکل نکته ای وجود دارد که به آن اشاره ای می‌کنیم. همانطور که میبینید در شکل از اصطلاحimmediate update استفاده شده است. در برخی از سیستم‌ها تغییرات تراکنش‌ها بصورت فوری اعمال میشوند که اصطلاحا می‌گوییم immediate updates دارند. در مقابل این اصطلاح ما deffered را داریم. در این مدل تغییرات در انتهای کار اعمال می‌شوند (در زمان commit). 

Write-Ahead Log (WAL) :

بر اساس آنچه تابحال گفته شد هر تغییری در پایگاه داده شامل دو عمل می‌شود. یکی انجام تغییر (اجرای تراکنش) و دیگری ثبت آن در لاگ فایل. حال سوالی که ممکن است مطرح شود اینست  که کدامیک از این دو کار بر دیگری تقدم دارد؟ آیا اول تراکنش را باید اجرا کرد و سپس لاگ آن را نوشت و یا برعکس باید عمل کرد. یعنی پیش از هر تراکنشی ابتدا باید لاگ آن را ثبت کرد و سپس تراکنش را اجرا نمود. بر همین اساس سیاستی تعریف می‌شود بنام سیاست write-ahead log یا WAL که سوال دوم را تایید می‌کند. یعنی می‌گوید هنگامی که قرار است عملی در پایگاه داده صورت گیرد ابتدا باید ان عمل بطور کامل لاگ شود و سپس آن را اجرا نمود. این سیاست هدفی را دنبال می‌کند. 

پیش از آنکه هدف این سیاست را توضیح دهیم لازم است نکته ای در مورد عملیات redo و  undo بیان شود. شما با این دو عملیات در برنامه‌های مختلفی مانند آفیس، فتوشاپ و غیره آشنایی دارید. اما توجه داشته باشید که در DBMS این دو عملیات از پیچیدگی بیشتری برخوردار می‌باشند. اصطلاحا در پایگاه داده گفته میشود که عملیات redo و undo باید idempotent باشند. معنی idempotent بودن اینست که اگر قرار است تراکنشی در پایگاه داده undo شود، اگر بار‌ها و بارها عمل undo را بر روی آن تراکنش انجام دهیم مانند این باشد این عمل را تنها یکبار انجام داده ایم. در مورد redo نیز این مسئله صادق است. 

در تعریف idempotent بودن ویژگی‌های دیگری نیز وجود دارد. بعنوان مثال گفته می‌شود undo بر روی عملی که هنوز انجام نشده هیچ تاثیری نخواهد داشت. این مسئله یکی از دلایل اهمیت استفاده از سیاستWAL را بیان می‌کند. بعنوان مثال فرض کنید می‌خواهیم رکوردی را در جدولی درج کنیم. همانطور که گفتیم دو روش برای این منظور وجود  دارد. در روش اول ابتدا رکورد را در جدول مورد نظر درج می‌کنیم و سپس لاگ آن را می‌نویسیم. در این صورت اگر پس از درج رکورد سیستم با مشکل مواجه شود و مجبور به انجام عمل بازیابی شویم، بدلیل آنکه برای بازیابی بر اساس لاگ فایل عمل می‌کنیم و برای درج آن رکورد لاگی در سیستم ثبت نشده است، آن عمل را از دست می‌دهیم. در نتیجه بازیابی بطور کامل نمی‌تواند سیستم را ترمیم نماید. چراکه درج صورت گرفته اما لاگی برای آن ثبت نشده است. در روش دوم فرض کنید بر اساس سیاست WAL عمل می‌کنیم. ابتدا لاگ مربوط به درج رکورد را می‌نویسم. سپس پیش از آنکه عمل درج را انجام دهیم سیستم crash می کند و مجبور به بازیابی می‌شویم. دراین صورت هنگامی که Recovery Manager به رکورد مربوط به عمل درج در لاگ فایل می‌رسد یا باید آن را redo کند و یا undo (بعدا می‌گوییم بر چه اساس تصمیم گیری می‌کند). اگر تصمیم به undo کردن بگیرد بدلیل ویژگی گفته شده، عمل undo بر روی عملی که انجام نشده است هیچ تاثیری در پایگاه داده نخواهد گذاشت. اگر عمل redo را بخواهد انجام دهد نیز بدلیل آنکه لاگ مربوط به عمل درج در سیستم ثبت شده بدون هیچ مشکلی این عمل مجددا انجام می‌گیرد. بنابراین بر خلاف روش قبل هیچ تراکنشی را از دست نمی‌دهیم و سیستم بطور کامل بازیابی و ترمیم می‌شود. به این دلیل است که توصیه می‌شود در طراحیDBMS ها سیاست WAL بکار گیری شود. 

نکته بسیار مهمی که در اینجا ذکر آن ضروری بنظر می‌رسد اینست که در هنگام لاگ کردن تراکنش ها، علاوه بر آنکه خود تراکنش لاگ می‌شود و این لاگ‌ها نیز در فایل فیزیکی باید نوشته شوند، عملیات لازم برای Redo کردن و یا undo کردن آن نیز لاگ می‌شود تا سیستم در هنگام بازیابی بداند که چه کاری برایredo و undo کردن باید انجام دهد. توجه داشته باشید در این سیاست، COMMIT تراکنشی انجام نمی‌شود مگر انکه تمامی لاگ‌های مربوط به عملیات redo و undo آن تراکنش در لاگ فایل فیزیکی ثبت شود. 

قرار دادن  checkpoint  در لاگ فایل:

گفتیم که در هنگام رخ دادن یک خطا، برای بازیابی و ترمیم پایگاه داده به لاگ فایل مراجعه می‌کنیم و بر اساس تراکنش هایی که در آن ثبت شده است، عمل ترمیم را انجام می‌دهیم. علاوه بر آن، این را هم گفتیم که لاگ فایل، معمولا فایلی بزرگ است که از نظر منطقی با ظرفیت بینهایت پیاده سازی می‌شود. حال سوال اینجاست که اگر  بعد گذشت ساعت‌ها از عمر پایگاه داده و ثبت رکورد‌های متعدد در لاگ فایل خطایی رخ داد، آیا مدیر بازیابی و ترمیم پایگاه داده باید از ابتدای لاگ فایل شروع به خواندن و بازیابی نماید؟ اگر چنین باشد در بانک‌های اطلاعاتی بسیار بزرگ عمل بازیابی بسیار زمان بر و پر هزینه خواهد بود. برای جلوگیری از این کار مدیر بازیابی پایگاه داده وظیفه دارد در فواصل مشخصی در لاگ فایل نقاطی را علامت گذاری کند تا اگر خطایی رخ داد عمل undo کردن تراکنش را تنها تا همان نقطه انجام دهیم (نه تا ابتدای فایل). به این نقاط checkpoint گفته می‌شود که انتخاب صحیح آنها تاثیر بسیاری در کیفیت و کارایی عمل بازیابی دارد. 

نکته بسیار مهمی که در مورد checkpoint ها وجود دارد اینست که آنها چیزی فراتر از یک علامت در لاگ فایل هستند. هنگامی که DBMS به زمانی میرسد که باید در لاگ فایل checkpoint قرار دهد، باید اعمال مهمی ابتدا انجام شود.  اولین کاری که در زمان checkpoint باید صورت بگیرد اینست که رکورد هایی از لاگ فایل که هنوز به دیسک منتقل نشده اند، بر روی لاگ فایل فیزیکی بر روی دیسک نوشته شوند. به این عمل flush کردن لاگ رکورد‌ها نیز گفته می‌شود. دومین کاری که در این زمان باید صورت بگیرید اینست که رکوردی خاص بعنوان checkpoint record در لاگ فایل درج گردد. در این رکورد در واقع تصویری از وضعیت دیتابیس در زمان checkpoint را نگهداری می‌کنیم. دقت داشته باشید که در زمان checkpoint،DBMS برای یک لحظه تمامی تراکنش‌های در حال اجرا را متوقف می‌کند و لیستی از این تراکنش‌ها را در رکورد مربوط به checkpoint نگهداری می‌کند تا در زمان بازیابی بداند چه تراکنش هایی در آن زمان هنوز commit نشده و تاثیرشان به پایگاه داده اعمال نشده است. سومین کاری که در این لحظه بایدا انجام گیرد ایسنت که اگر داده هایی از پایگاه داده هستند که عملیات مربوط به آنها COMMIT شده اند اما هنوز به دیسک منتقل نشده اند بر روی دیسک نوشته شوند.آخرین کاری که باید انجام شود اینست که آدرس رکورد مربوط به checkpoint در فایلی بنام raster file ذخیره شود. علت این کار آنست که در هنگام بازیابی بتوانیم بسرعت آدرس آخرین checkpoint را بدست آوریم.

عمل  UNDO :

در اینجا قصد داریم معنی و مفهوم عمل undo را بر روی انواع مختلف تراکنش‌ها را بیان کنیم.

• هنگامی که می‌گوییم یک عمل بروز رسانی (update) را می‌خواهیم undo کنیم منظور اینست که مقدار قبلی فیلد مورد نظر را به جای مقدار جدید آن قرار دهیم.
• هنگامی که عمل undo را بر روی عملیات حذف می‌خواهیم انجام دهیم منظور اینست که مقدار قبلی جدول (رکورد حذف شده) را مجددا باز گردانیم.
• هنگامی که عمل undo را بر روی عملیات درج (insert) می خواهیم انجام دهیم منظور این است که مقدار جدید درج شده در جدول را حذف کنیم.

انجام عمل بازیابی و ترمیم :

تا اینجا مقدمات لازم برای ترمیم پایگاه داده را گفتیم. حال می‌خواهیم بسراغ چگونگی انجام عمل ترمیم برویم. هنگامی که می‌خواهیم پایگاه داده ای را ترمیم کنیم اولین کاری که باید انجام گیرد اینست که بوسیله raster file، آدرس آخرین checkpoint لاگ فایل را پیدا کنیم. سپس فایل لاگ را از نقطه checkpoint  به پایین اسکن می‌کنیم. در هنگام اسکن کردن باید تراکنش‌ها را به دو گروه تقکیک کنیم، تراکنش هایی که باید undo شوند و تراکنش هایی که باید عمل redo بر روی انها انجام گیرد. علت این کار اینست که در هنگام undo کردن از انتهای لاگ فایل به سمت بالا باید حرکت کنیم و برای Redo کردن بصورت عکس، از بالا به سمت پایین می‌آییم. بنابراین جهت حرکت در لاگ فایل برای این دو عمل متفاوت است. بهمین دلیل باید ابتدا تراکنش‌ها تفکیک شوند. اما چگونه این تفکیک صورت می‌گیرد؟

هنگام اسکن کردن (از نقطه checkpoint به سمت انتهای لاگ فایل (لحظه خطا) )، هر تراکنشی که رکورد لاگ مربوط به commit آن دیده شود باید در گروه redo قرار گیرد. بعبارت دیگر تراکنش هایی که در این فاصله commit شده اند را در گروه redo قرار می‌دهیم. در مقابل هر تراکنشی که commit آن دیده نشود (commit نشده اند) باید undo  شود. باز هم تاکید می‌کنیم که این عمل تنها در فاصله بین آخرینcheckpoint تا لحظه وقوع خطا انجام می‌شود.

  دقت داشته باشید که در شروع اسکن کردن اولین رکوردی که خوانده می‌شود رکورد مربوط بهcheckpoint می باشد که حاوی تراکنش هایی است که در زمان checkpoint در حال انجام بوده اند، یعنی هنوز commit نشده اند. بنابراین تمامی این تراکنش‌ها را ابتدا در گروه تراکنش هایی که باید undo شوند قرار می‌دهیم. بمرور که عمل اسکن را ادامه می‌دهیم اگر به تراکنشی رسیدیم که رکورد مربوط به شروع ان ثبت شده باشد، باید آن تراکنش را در لیست undo قرار دهیم. تراکنش هایی که commit آنها دیده شود را نیز باید از گروه undo حذف و به گروه Redo اضافه نماییم. پس از خاتمه عمل اسکن ما دو لیست از تراکنش‌ها داریم. یکی تراکنش هایی که باید Redo شوند و دیگری  آنهایی که باید undo  گردند. 

پس از مشخص شدن دو لیست Redo و Undo، باید دو کار دیگر انجام شود. اولین کار اینست که تراکنش هایی که باید undo شوند را از پایین به بالا undo کنیم. یکی از دلایل اینکه ابتدا عملیات undo را انجام می‌دهیم ایسنت هنگامی که تراکنش ها commit نشده اند، قفل هایی را که بر روی منابع پایگاه داده زده اند هنوز آزاد نکرده اند. با عمل undo کردن این قفل‌ها را آزاد می‌کنیم و بدین وسیله کمک می‌کنیم تا درجه همروندی پایگاه داده پایین نیاید. پس از خاتمه عملیات undo، به نقطه checkpoint می رسیم. در این لحظه مانند اینست که هیچ تراکنشی در سیستم وجود ندارد. حالا بر اساس لیست redo از بالا یعنی نقطهcheckpoint به سمت پایین فایل لاگ حرکت می‌کنیم و تراکنش‌های موجود در لیست  redo را مجدد اجرا می‌کنیم. پس از خاتمه این گام نیز عملیات بازیابی خاتمه می‌یابد می‌توان گفت سیستم به وضعیت پایدار قبلی خود باز گشسته است.

برای روشن‌تر شدن موضوع به شکل زیر توجه کنید. در این شکل نقطه Tf زمان رخ دادن خطا را در پایگاه داده نشان می‌دهد. اولین کاری که برای بازیابی باید انجام گیرد، همانطور که گفته شده اینست که آدرس مربوط به زمان checkpoint (Tc) از raster file خوانده شود. پس از این کار از لحظه Tc به سمت Tf شروع به اسکن کردن لاگ فایل می‌کنیم. بدلیل آنکه در زمان Tc دو تراکنش T2 و T3 در حال اجرا بودند (و نام آنها در checkpoint record نیز ثبت شده است)، این دو تراکنش را در لیست redo قرار می‌دهیم. سپس عمل اسکن را به سمت پایین ادامه می‌دهیم. در حین اسکن کردن ابتدا به رکورد start trasnactionمربوط به تراکنش T4 می رسیم. بهمین دلیل این تراکنش را به لیست undo ها اضافه می‌کنیم. پس از آن به commit تراکنش T2 می رسیم. همانطور که گفته شد باید T2 را از لیست undo ها خارج و به یست تراکنش هایی که باید redo شوند اضافه گردد. سپس به تراکنش T5 می رسیم که تازه آغاز شده است. ان را نیز در گروه undo قرار می‌دهیم. بعد از ان رکورد مربوط به commit تراکنش T4 دیده می‌شود و ان را از لیست undo حذف و لیست redo اضافه می‌کنی. اسکن را ادامه می‌دهیم تا به نقطه Tf می رسیم. در ان لحظه لیست undo ها شامل دو تراکنش T3 و T5 و لیست Redo ها شامل تراکنش های T2 و T4 می باشند. در مورد تراکنش T1 نیز چون پیش از لحظه Tc کامیت شده است عملی صورت نمی‌گیرد. 

موفق و پیروز باشید